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【专题 04】 碳和碳的化合物
碳单质结构特点用途、二氧化碳的性质和用途、一氧化碳的性质和用途、制取气体的思路和方法等考点常以选择题的形式进行考查，考查的命题点有：碳单质的物理性质差异性、二氧化碳和一氧化碳用途、二氧化碳制取中的药品、装置、收集、检验等，另外还有，一氧化碳毒性、一氧化碳用途等。常结合常见生活中现象、工农业生产、科学实验等以文字或图片结合的形式呈现。二氧化碳的制取方法、一氧化碳还原性考点常以填空题、计算题的形式进行考查。考查的命题点有：实验装置、实验现象及错误分析。常以化学实验或科学探究的形式出现。
【考点一】碳的单质
主要考查金刚石、石墨、C60 的性质、用途及差异，以及碳单质的化学性质。
1. 物理性质及用途（结构决定性质，性质决定用途）
物质 结构特点 物理性质 用途
金刚石 正八面体结构，空间网状 坚硬、无色透明、不导电 钻头、玻璃刀、装饰品
石墨 层状结构，层间作用力小 深灰色、质软、滑腻、导电 电极、铅笔芯、润 滑剂
C60 足球状分子，分子结构 熔点低，微溶于苯等溶剂 超导、材料科学、医学
核心考点：
· 金刚石和石墨物理性质差异大的原因：碳原子的排列方式不同。
· 木炭、活性炭：具有疏松多孔的结构，因此有吸附性，用于吸附色素和异味。这是物理性质。
2. 化学性质（常温下稳定，高温下活泼）
· 稳定性：古代字画能长久保存，说明碳在常温下化学性质稳定。
· 可燃性（与氧气反应）：
· 充分燃烧：C + O 点燃 CO （放热）
· 不充分燃烧：2C + O 点燃 2CO
· 还原性（与某些氧化物反应）：
· 冶炼金属：C + 2CuO 高温 2Cu + CO ↑ （现象：黑色固体变红色，生成使澄清石灰水变浑浊的气体）
实验操作
a．把刚烘干的木炭粉末和氧化铜粉末混合均匀，小心地铺放进试管；
b．将试管固定在铁架台上。试管口装有通入澄清石灰水的导管；
c．集中加热；
d．过几分钟后，先撤出导气管，待试管冷却后再把试管里的粉末倒在纸上。观察现象并分析。
实验现象
澄清的石灰水变浑浊；黑色固体逐渐变成红色。
实验原理
在碳还原氧化铜的反应中，C 在反应中得到氧，发生氧化反应，具有还原性。CuO 在反应中失去氧，发生
还原反应，具有氧化性。
实验操作目的及注意事项
a．反应开始的标志：澄清的石灰水变浑浊。
b．试管口应略向下倾斜：防止冷凝水倒流使试管炸裂。
c．在酒精灯上加网罩的目的：集中火焰、提高温度。
d．配制混合物时木炭粉应稍过量的目的：防止已经还原的铜被氧气重新氧化。
e．实验完毕后先熄灭酒精灯的后果：石灰水倒吸入热的试管中使试管炸裂。
· 制取水煤气：C + H O 高温 CO + H
【考点二】一氧化碳 (CO)
1. 物理性质：无色无味的气体，难溶于水，密度与空气接近。
2. 化学性质（两大核心性质）
· 可燃性：2CO + O 点燃 2CO （产生蓝色火焰，放热）
· 注意：点燃前必须验纯，因为不纯可能爆炸。
· 还原性：
· 冶炼金属：Fe O + 3CO 高温 2Fe + 3CO （工业炼铁原理）
· 与CuO反应：CO + CuO △ Cu + CO （现象：黑色固体变红，生成使石灰水变浑浊的气体）
· 毒性：与血液中的血红蛋白结合，使其不能与氧气结合，造成人体缺氧。
【实验注意事项】
· CO有剧毒，实验时需进行尾气处理（如点燃或用气球收集）。
· CO还原氧化铜的实验步骤中，要“先通CO，后加热”以排尽空气，防止爆炸；实验结束后要“先停止加热，继续通CO至冷却”以防止灼热的铜被重新氧化。
【考点三】二氧化碳 (CO ) 和碳酸
1. 物理性质：无色无味的气体，能溶于水，密度比空气大。
· 固态CO 俗称“干冰”，易升华吸热，用作制冷剂和人工降雨。
2. 化学性质
· 与水反应：CO + H O H CO （碳酸能使紫色石蕊溶液变红）
· 不稳定：H CO H O + CO ↑ （加热红色石蕊溶液，红色褪去变回紫色）
· 与碱反应（最重要的检验和吸收反应）：
· CO + Ca(OH) = CaCO ↓ + H O （用于检验CO ）
· CO + 2NaOH = Na CO + H O （用于吸收或除去CO ）
· 不可燃，也不支持燃烧：可用于灭火。
3. 实验室制法
· 原理：CaCO + 2HCl = CaCl + H O + CO ↑
· 发生装置：固液常温型。
· 收集方法：向上排空气法（因为密度比空气大）。
· 检验：将气体通入澄清石灰水，石灰水变浑浊。
· 验满：将燃着的木条放在集气瓶口，木条熄灭。
【考点四】碳酸钙 (CaCO )
· 物理性质：白色固体，难溶于水。
· 化学性质：
1. 与酸反应：CaCO + 2HCl = CaCl + H O + CO ↑ （实验室制CO 、检验碳酸根离子）
2. 高温分解：CaCO 高温 CaO + CO ↑ （工业制生石灰）
3. 可转化为可溶性碳酸氢钙：CaCO + H O + CO = Ca(HCO ) （溶洞的形成原理）
【典型题型与易错点梳理】
1. 物质推断题
· 突破口：
· 能使澄清石灰水变浑浊的气体：CO 。
· 能使黑色CuO变红的气体/固体：H 、CO、C。
· 最简单的有机物：CH 。
· 天然最硬的物质：金刚石。
· 能用作电极的非金属单质：石墨。
· 关键：熟记并灵活运用“核心知识网络图”中的转化关系。
2. 实验探究题
· CO 与H O反应：实验设计中要用石蕊染色的干燥小花和湿润小花做对比，证明是H O和CO 共同作用的结果，而不是CO alone。
· CO还原Fe O ：注意实验步骤（先通后点，先停后停）、尾气处理、现象（红棕色粉末变黑，石灰水变浑浊）。
· 气体检验与除杂：
· 检验CO ：用澄清石灰水。
· 除去CO ：用NaOH溶液。
· 检验CO：通过灼热的CuO，看黑色固体是否变红，并将产生的气体通入石灰水验证。
· CO和CO 的混合气：先通过灼热的CuO将CO转化为CO ，再用石灰水吸收并检验生成的CO ，从而证明原气体中有CO。
3. 易错点提醒
· “碳”与“炭”：“碳”指元素、二氧化碳等；“炭”指具体物质如木炭、活性炭、焦炭。
· CO 不支持燃烧是相对的，指的是不支持普通可燃物的燃烧，但活泼金属如Mg可以在CO 中燃烧。
· 干冰升华是物理变化，而CO 参与的反应是化学变化。
· 金刚石、石墨、C 是单质，但它们之间的转化是化学变化（因为碳原子排列方式改变了）。
【复习建议】
1. 画图记忆：自己动手画出“碳和碳的化合物”的转化关系图，并标出反应条件。
2. 对比学习：将CO和CO 的物理性质、化学性质、毒性、用途制成对比表格。
3. 专题训练：集中练习物质推断题和综合实验题，总结解题思路和方法。
4. 回归课本：仔细阅读教材中的实验插图、讨论部分和课后习题，确保无知识盲点。
考点一：碳的单质
认识碳的几种单质, 掌握碳单质的物理和化学性质，理解造成几种碳单质物理性质差异的原因。
考点二：制取气体的思路和方法
掌握气体发生装置和收集方法的选择依据,能制取气体的原料和反应发生的条件，正确选择出合理的实验装置。
考点三：二氧化碳制取方法
掌握实验室可用大理石或石灰石与稀盐酸制取二氧化碳反应的原理、装置、检验、验满方法等知识。
考点四：二氧化碳和一氧化碳
1.了解二氧化碳的物理性质；
2.掌握二氧化碳的化学性质及用途；
3.掌握一氧化碳的化学性质及用途；
4.了解二氧化碳与生活、环境间的关系；
5.知道“碳达峰” 、“碳中和” 、“低碳生活”的含义。
【考点一】碳的单质
1.(2025·福建省)《本草纲目》记载,高温下“生铁打铸,皆有花出”。冷却后的“花”即“铁末”,可用于仿制
碑文拓片,其方法为“铁末浸醋,书字于纸,背后涂墨(炭黑)如碑字”。下列说法错误的是
A.“铁末”含有铁的氧化物
B.“醋”所含的醋酸(CH3COOH)属于有机物
C.“铁末浸醋”只发生物理变化
D.“墨”经久不褪色,说明常温下碳的化学性质不活泼
2.(2025·安徽省)化学与生产生活密切相关。下列说法错误的是
A. 氦气可用于填充气球 B. 25%的乙醇溶液作医用酒精
C. 石墨可用于制铅笔芯 D. 氢氧化铝可治疗胃酸过多症
3.(2025·湖南省)古代经典诗词、书画精品是中华民族传统文化的瑰宝。
(1)从分子的角度解释唐代诗句“山城斜路杏花香”所描述的现象
(2)元代著名水墨画《富春山居图》保存至今不变色的原因是
4.(2025-安徽省)下列劳动实践与所述化学知识没有关联的是（ ）
选项 劳动实践 化学知识
A 晾晒湿衣服 水在一定条件下可发生分解反应
B 擦干洗净后的铁锅 铁在潮湿的空气中易生锈
C 用活性炭等自制净水器 活性炭具有吸附性
D 给劳动基地的蔬菜施用尿素 尿素是一种化肥
5.(2025·湖北宜昌)下列有关碳单质的说法错误的是( )
A. 金刚石是自然存在的最硬的物质 B. 石墨和C6o是由不同种原子构成
C. 金刚石和石墨的化学性质相像 D. 活性炭包可放在冰箱中除异味
【考点二】一氧化碳和二氧化碳的性质与用途
1.(2025·云南省)下列有关碳和碳的氧化物说法不正确的是
A. CO和CO2均可通过C和O2反应得到
B. CO可作燃料,CO2可作气体肥料
C. CO有毒,煤炉上放一壶水能防止煤气中毒
D. 金刚石薄膜可用于集成电路基板散热
(2025·安徽省)由下列实验操作和现象,得出的结论正确的是（ ）
选项 实验操作和现象 结论
A 将黄铜片和铜片互相刻画,铜片上出现划痕 铜的硬度大于黄铜
B 取一小片氢氧化钠固体放在表面皿上,放置一会儿,固体表面变潮湿 氢氧化钠易潮解
C 向硫酸铜溶液中滴加某溶液,产生蓝色沉淀 该溶液一定含氢氧化钾
D 向充满二氧化碳的质地较软塑料瓶中加入一定量的水,立即旋紧瓶塞、振荡,塑料瓶变瘪 二氧化碳与水发生了化学反应
A.A B.B C.C D.D
3.(2025年湖南省益阳市真题)化学观念是化学课程要培养的核心素养之一、下列从不同化学观念角度对CO和CO2的认识错误的是( )
A. 元素观:CO和CO2都是由碳、氧两种元素组成的化合物
B. 分类观:CO和CO2都属于氧化物
C. 变化观:CO和CO2在一定条件下可以相互转化
D. 结构观:CO和CO2都是由碳原子和氧原子构成,化学性质相似
4.(2025·广东省深圳市)下图为探究燃烧条件的微型实验装置示意图,实验前先通入CO2至充满装置再往烧杯中加热水。下列说法正确的是
A. 加入热水后,白磷未燃烧,是因为温度未达到白磷着火点
B. 推动注射器活塞,白磷燃烧,红磷仍不燃烧,说明燃烧需要可燃物
C. 白磷燃烧时再通入CO2,白磷停止燃烧,说明隔绝O2可灭火
D. 本实验制备O2需要的反应物有2种
(2025-湖北省)下列实验方案,不能达到实验目的的是( )
目的 A. 比较H2O和NaOH溶液对CO2的吸收效果 B. 探究可燃物燃烧的两个条件 C. 验证稀盐酸和 NaOH可以发生反应 D.探究空气中氧气的含量
方案
现象 右侧塑料瓶变得更瘪 只有铜片上的白磷燃烧 固体逐渐消失 铁丝绒生锈,水倒吸至瓶中
A B.B C.C D.D
【考点三】 二氧化碳制取
(2025·山西省)如图分别是实验室制取氧气和二氧化碳的发生装置。完成该实验的操作中,正确的一项是（ ）
A. 均需用酒精灯加热 B. 均可用镊子装入固体
C. 均需检查装置的气密性 D. 均可用带火星木条检验气体
(2025·湖南省)实验室制取气体的常用装置如下图所示,请回答下列问题。
(1)制取O2和CO2可选用相同的发生和收集装置,该套装置为 .
(2)写出实验室用装置B制取O2的化学方程式 .
(3)若用虚线框内装置干燥CO2气体,请将该装置图补画完整。
(2025·江苏省苏州市)某同学在实验室制取2并进行研究。
(1)该同学拟用块状石灰石制CO2。
1应选用的另一种试剂是 .（填名称）
2用图-1所示仪器组装一套可以随时添加液体试剂的发生装置,需要用到的仪器有 (填字母)。
(2)如图-2所示,进行验证 CO2能与水反应生成酸性物质的实验。
1试管中的物质X为 .
2通入CO2后可观察到的现象为 .
(3)下列反应均能生成CO2。
A. 木炭燃烧
B. 碳酸钠与稀硫酸反应
C. 石灰石高温分解
D. CO与氧化铁高温下反应
1其中最适合用于实验室制取CO2的是 (填字母)。
2你选择的反应适合用于实验室制取2的主要理由是 、 (写两条)。
(4)收集CO2时,常用燃着的木条放在集气瓶口验满。木条熄灭,CO2真的集满了吗 如图-3,向三颈烧瓶中持续通2,测定瓶内氧气体积分数的变化情况,并用燃着的木条置于瓶口观察其是否熄灭,结果如图-4所示①图-3中,通CO2导管的末端应处于 (填“A”或“B”)位置。
②图-4所示C点处燃着的木条熄灭,此时三颈烧瓶内2的体积分数约为 .
5.(2025·四川省眉山市)实验室利用石灰石和稀盐酸制取二氧化碳是初中化学学习的重要内容,据图回答下列问题:
(1)仪器1的名称是 .
(2)实验室制取二氧化碳时发生反应的化学方程式为 .该反应属于 . (填基本反应类型)。
(3)为制取并收集纯净干燥的二氧化碳所选装置的正确连接顺序为 →F(从A-E中选择字母序号填空),验满时应将燃着的木条放在 (填“m”或“n”)导管口。
【【考点四】温室效应与低碳生活
1.(2025·江苏省苏州市)自然界能减少大气中O2含量的途径是
A. 火山喷发 B. 森林着火 C. 光合作用 D. 碳酸分解
2.(2025·安徽省)2025年安徽省政府工作报告提出“协同推进降碳减污扩绿增长”。下列做法不符合该目标的是
A. 建设可再生资源回收体系B. 全面实施绿美江淮行动
C. 推广应用建筑光伏一体化D. 增大化石能源消费比例
3.(2025·湖北省)湖北武汉推动碳普惠机制,建立个人“碳账本”,将碳减排量以积分方式可视化,激励公众积极参与减碳行动。下列行为能为个人“碳账本”积分的是（ ）
A. 使用一次性餐具 B. 乘坐公交车上学
C. 用煤生火做饭 D. 单面打印纸质材料
4.(2025·四川省德阳市)化学源自生活和生产实践,又服务于生活生产。回答下列问题:
(1)川菜享誉全国,离不开丰富的调味品,你知道的一种调味品是 .
(2)某些食品包装袋中装有干燥剂,其主要成分为氧化钙,氧化钙作干燥剂的原理是CaO+X=Ca(OH)2。其中,X的化学式为 .
(3)践行“绿水青山就是金山银山”的发展理念,倡导低碳生活,你在衣食住行的某个方面践行低碳生活的方式是 .
5.(2025·四川省广安市)阅读下列科普短文,根据文中内容回答问题。
人类每年排放的370亿吨CO2搅乱了全球气候。为此,科学家正在寻找各种方法把多余的CO2从空气中清除。而大自然为我们提供了天然的帮手 -- 海洋,如果适当调节海洋的化学环境,是否能让它吸收更多的CO2并将其封存在海洋中呢 科学家们研究了多种“海洋二氧化碳去除”技术,如“海洋碱度增强”“直接海洋去除”。“海洋碱度增强”是向海洋中撒入碾碎的碱性物质提高海水的碱度(中和酸的能力),使其将更多溶解的CO2转化为碳酸氢根离子和碳酸根离子,从而进一步从空气中吸收CO2,让它能在水体中保留数千年之久。“直接海洋去除”是通过水泵将海水引入陆上设施中,从中提取CO2并储存。处理过的水再被泵回海洋,使其能够继续吸收空气中的
CO2目前,“海洋二氧化碳去除”技术的实施尚面临诸多挑战。我们既要研究如何清除已经排放的CO2,也要从源头上减少排放。
(选自《环球科学》总301期有删改)
(1)进入海洋中的CO2会与H2O发生化学反应,请写出该反应的化学方程式 .
(2)海洋中含有丰富的钠离子、镁离子、氯离子,请写出碳酸根离子在海洋中可能形成的化合物的化学式_ .(任写1种)。
(3)CO2在海洋中的溶解性除受温度、压强影响外,还受到 的影响。
(4)CO2与生产生活息息相关,下列关于CO2的用途错误的是 .(填字母)。
A. 冶炼金属 B. 灭火 C. 光合作用的原料
【专项练习】
1、金刚石、石墨和C60都是由碳元素组成的单质,下列关于碳的单质的叙述正确的是( )
A. 都是黑色固体
B. 在氧气中充分燃烧时都生成二氧化碳
C. 碳原子的排列方式相同
D. 一定条件下,石墨转化成金刚石是物理变化
2.下列有关金刚石、石墨的说法正确的是( )
A. 都是由碳元素组成 B. 都是黑色固体
C. 分子排列方式不同 D. 硬度都很大
3.兴趣小组为了探究C与CuO反应生成的气体,设计如图装置进行实验
步骤1先向波形管中通入N2一会儿,在戊处连接瘪气球,关闭甲处止水夹:
步骤2点燃丁处酒精灯,观察到CuO不变色;
步骤3继续加热丁处,点燃乙处酒精灯。
观察到乙、丁两处均有红色物质生成,丙处澄清石灰水变浑浊。下列说法错误的是( ）
A. 通N2是为了排出氧气,避免干扰后续实验
C. 从丙处现象推理C与CuO反应一定生成了CO2
B. 步骤2与步骤3均加热丁处,是对照实验
D. 从丁处现象推理C与CuO反应一定生成了CO
4.神奇的“碳”,多姿的“碳”世界。
(1)常见的碳单质化学性质相似,物理性质差别很大的原因是 .
(2)《天工开物》有关墨的制作提到:凡墨,烧烟凝质而为之。“烟”最可能是 .
制的字画能够长时间保存而不变色,这是因为常温下碳的 .
(3)已知,水分子的粒径约为0.3纳米,金属离子的粒径一般在0.7纳米以上。利用真空抽滤法可将单层石墨片 (填“水分子”或“金属离子”)通过。
5.碳及其部分化合物的转化关系如图所示,其中X、Y、Z表示转化中的另一种反应物。
下列说法错误的是( )
A. 反应①中X可以是单质或氧化物 B. 反应②中一定体现了一氧化碳的可燃性
C. 反应③中Z物质可以是氢氧化钙溶液 D. 打开碳酸饮料瓶盖会发生反应④
下列二氧化碳的用途与其依据的性质不相符的是（ ）
选项 用途 性质
A 用于灭火 不燃烧、不助燃、密度大于空气
B 用于生产碳酸型饮料 二氧化碳与水反应生成碳酸
C 用于制造舞台云雾 二氧化碳与水反应
D 温室中作气体肥料 光合作用
结构化是学习知识本身的需要,同时也是一种学习素养。请你根据一氧化碳和二氧化碳的结构化内容,完成以下问题。
(1)因为一氧化碳和二氧化碳的 不同,所以它们化学性质不同。
(2)一氧化碳燃烧的化学方程式为 .
(3)二氧化碳可用于 .
8.同学们设计了以下实验方案,利用如图装置进行二氧化碳的实验室制取与性质验证的
实验。请根据下列提示,补全实验内容:
【实验方案】
实验I:制取二氧化碳
(1)实验方法:检查装置气密性之后,要装药品。将块状大理石装入锥形瓶的操作是 .
(2)实验原理: (用化学方程式表示)。
实验Ⅱ:性质验证
(3)将二氧化碳倒入图示烧杯中,可观察到下层蜡烛先熄灭,上层蜡烛后熄灭,由此可得出的结论
为 .
【问题与交流】
制取二氧化碳时,长颈漏斗的下端要伸入液面以下,目的是 .
9.如图是初中化学常用的实验室制取气体装置,请回答下列问题:
(1)写出图中仪器1的名称 .
(2)实验室常用石灰石和稀盐酸并用A装置制取CO2气体,反应的化学方程式为 .
若用B装置收集二氧化碳,气体应从 .(填“m”或“n”)端通入,验满方法是 .
(3)有人对气体发生装置A作如装置C所示改进:在锥形瓶中放入一小试管,将仪器1下端插入小试管中。
改进后的优点 .
10.我国承诺在2030年前实现碳达峰,2060年前实现碳中和。“碳捕捉和封存”技术是实现碳中和的重要途径之一。如图是用技术将CO2压入地下实现CO2的封存。下列说法不正确的是（ ）
A. 如图封存技术可行的依据的微观解释是分子之间有间隔
B. 大气中的二氧化碳过多会导致温室效应增强
C. 开发利用清洁能源,植树造林有利于实现碳中和
D. 所谓的“低碳”就是较低的碳单质的排放
11.我国提出争取在2060年实现碳中和,碳中和对于保护环境至关重要。碳中和是指CO2的排放总量和减少总量相当。下列措施中能最直接有效促进碳中和的是（ ）
A. 禁止使用化石能源
B. 大规模开采可燃冰作为新能源
C. 研发催化剂将CO2转化为甲醇(CH3OH)
D. 用乙醇汽油作为车用燃料
用如图实验研究CO2的性质。
可证明CO2能与水反应的现象是 .密度比空气的大的现象是 .
燃着的木条熄灭,由此可得出CO2具有的性质是 .
12.环境保护和能源利用是人类共同关注的问题。
(1)下列选项中不符合绿色、低碳生产方式的是 (填序号)
A.利用和开发太阳能、风能等清洁能源代替化石燃料
B.大力发展以煤为燃料的发电厂以缓解电能紧缺
(2)在汽油中加入适量乙醇作为汽车燃料,可在一定程度上减少汽车尾气的污染。写出乙醇在空气中充分燃烧的化学方程式 .
(3)载人航天器中,航天员呼出的二氧化碳在一定条件下与氢气反应生成甲烷和水,水电解得到氢气和氧气,氧气供给航天员呼吸。写出在一定条件下二氧化碳与氢气反应生成甲烷和水的化学方程式
.
13.某同学利用大理石与稀盐酸反应来制取并收集二氧化碳气体,请帮他完成下面的部分实验报告。
【实验原理】 .(用化学方程式表示)。
【实验装置】实验室制取并收集一瓶CO2 应选用下列装置中的 (填字母)。
【实验步骤】验证集气瓶中CO2气体已集满的方法: .
【反思交流】结合实验,你认为该实验的注意事项有: （写一条即可）
14.大量排放的CO2造成了碳循环的失衡,导致大气温室效应加剧,修复大气中 CO2，含量的平衡必定要“降碳”。下列说法错误的是（ ）
A．大规模开采和利用化石燃料，会导致大气中CO2含量持续升高
B．将CO2压入地下实现碳封存，CO2分子间隔变小、运动停止
C．CO2被绿色植物光合作用吸收，CO2分子变成了其他分子
D．江河湖海的水体吸收CO2过程中既有物理变化,又有化学变化
15.实验室制取二氧化碳时，下列相关操作正确的是（ ）
A．检查气密性 B．装药品
C．收集气体 D．气体验满
16.模拟海洋生态系统
①绿色植物在生态箱中通过呼吸作用和 作用参与碳循环；
②俊宇向生态箱中通入，一段时间后烧杯中出现现象为 ；
③测得生态箱内pH值下降，原因是 。
④请你列举一条具体措施减少大气中排放量，结合生活实际： 。
21世纪教育网 www.21cnjy.com 精品试卷·第 2 页 （共 2 页）
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